Структура мпкс

У МПКС можна виділити три основні складові: медичне, апаратне і програмне забезпечення.

Медичне забезпечення будь-якої медичної системи — це комплекс медичних розпоряджень, нормативів, методик і правил, що забезпечують надання медичної допомоги за допомогою цієї системи. Стосовно МПКС медичне забезпечення включає способи реалізації вибраного круга медичних завдань, що вирішуються відповідно до можливостей апаратної і програмної частин системи. До медичного забезпечення відносяться набори використовуваних методик, вимірюваних фізіологічних параметрів і методів їх вимірювання (точність, межі і т. д.), визначення способів і допустимих меж дії системи на пацієнта. Іншими словами, медичне забезпечення включає методичні і метрологічні питання.

Під апаратним забезпеченням розуміють способи реалізації технічної частини системи, що включає засоби отримання медико-біологічної інформації, засоби здійснення лікувальних дій і засобу обчислювальної техніки.

Як обчислювальний засіб в МПКС використовують як спеціалізовані мікропроцесорні пристрої, так і універсальні ЕОМ. У обох випадках принципи побудови апаратного забезпечення аналогічні. В той же час включення до складу апаратної частини комп'ютерів дозволяє використовувати стандартні програмні продукти і стандартні засоби зберігання інформації, такі як лазерні диски, накопичувачі на жорстких магнітних дисках, гнучкі диски і інше.

У простому типовому випадку апаратна частина системи включає медичний діагностичний прилад, пристрій сполучення і комп'ютер.

До програмного забезпечення відносять математичні методи обробки медико-біологічної інформації, алгоритми і власне програми, що реалізовують функціонування всієї системи.

Медичне забезпечення розробляється постановниками завдань — лікарями відповідних спеціальностей, апаратне — інженерами, фахівцями з медичної і обчислювальної техніки. Розробка спеціалізованих мікропроцесорних пристроїв лягає на фахівців з мікроелектроніки. Програмне забезпечення створюється програмістами.

Проте, перш ніж перейти до докладнішого вивчення програмного і апаратного забезпечення, необхідно познайомитися з деякими відомостями з курсу обчислювальної техніки.

Деякі елементи обчислювальної техніки

Аналого-цифровий перетворювач. У апаратурі знімання медико-біологічної інформації здійснюється перетворення фізичних характеристик стану пацієнта у форму аналогових електричних сигналів. Під аналоговим сигналом розуміють безперервний електричний сигнал, один з параметрів якого (наприклад, напруга) відповідає інтенсивності біофізичної характеристики (наприклад, температурі тіла, органу, тканини).

В той же час комп'ютер може обробляти інформацію, представлену тільки в числовій формі. Вся інша інформація (наприклад, біосигнали) для обробки на комп'ютері повинна бути перетворена в числову форму. Тому аналогові сигнали, що отримуються апаратурою знімання медико-біологічної інформації, для введення в комп'ютер повинні бути перетворені в цифрову форму.

Одним із стандартних пристроїв перетворення безперервного електричного сигналу в серію окремих цифрових сигналів для введення інформації в комп'ютер або мікропроцесорний пристрій, що сприймає тільки цифрову інформацію, служить цифровий перетворювач (АЦП). Під цифровою формою тут розуміється представлення сигналу в двійковій системі числення, де наявність електричного сигналу відповідає цифрі 1, а відсутність — цифрі 0. На вхід АЦП подається аналоговий сигнал, на виході отримуємо цифровий. Розглянемо приклад. Хай є двохрозрядний АЦП і аналоговий вхідний сигнал лінійно зростає від нульового до максимального значення.

Найбільш важливими характеристиками АЦП є розрядність і швидкодія. З розрядністю пов'язана точність перетворення сигналу. У нашому прикладі максимальна помилка перетворення — 25% (1/4). Якщо візьмемо 8-розрядний (1 байт) перетворювач АЦП, то в цьому випадку буде 256 градацій вихідного сигналу і погрішність вже буде близько 0,5% і т.д.

З швидкодією пов'язана можливість передачі швидкозмінних сигналів. Розглянемо частотне представлення аналогового сигналу. Будь-який сигнал може бути представлений набором певної кількості синусоїд. І чим швидше змінюється сигнал, тим більше синусоїд потрібно для адекватного представлення сигналу. Представлення сигналу у вигляді набору синусоїд називається спектром сигналу. Прийнято говорити про максимальну частоту спектру сигналу. АЦП повинен працювати з частотою, що удвічі перевищує максимальну частоту спектру сигналу.

Наприклад, прийнято вважати, що для електрокардіограми максимальна частота спектру 100 Гц. Отже, для задовільного представлення безперервного кардіосигналу в дискретному вигляді відліки повинні бути принаймні удвічі частіше чим максимальна частота спектру, тобто в нашому прикладі 200 відліків в секунду (200 Гц). На практиці використовують ще вищу частоту дискретизації. Зазвичай прийнято при дискретному представленні ЕКГ брати 400 відліків в секунду. Тоді ЕКГ передається практично без спотворень.

Підключення зовнішніх пристроїв до комп'ютера Основними блоками комп'ютера, призначеними для підключення зовнішніх пристроїв, є порти і роз'єми розширення. Порти служать для введення даних, представлених в певному вигляді, тобто підтримують певний інтерфейс. Під інтерфейсом розуміють технічні засоби і протоколи взаємодії, призначені для стиковки і сполучення всіх складових частин системи. У комп'ютерах використовуються так звані малі інтерфейси периферійного устаткування: послідовний (RS-232C) і паралельний (Centronics).

Послідовний порт підтримує інтерфейс RS-232C. В цьому випадку передача даних здійснюється послідовно в часі порозрядного (битий за бітом). Перевагою послідовного інтерфейсу є можливість передачі даних на великі відстані (до декількох кілометрів). Недоліком є відносно низька швидкодія. Він застосовується для зв'язку з медаапратурою, іншими комп'ютерами і т.д.

Паралельний порт підтримує інтерфейс Centronics. В цьому випадку передача даних здійснюється відразу по цілому байту (8 розрядів) по паралельних проводах. Перевагою паралельного інтерфейсу є швидкодія, недоліком — можливість передачі тільки на малі відстані (до декількох метрів). Зазвичай застосовується для зв'язку з принтерами.

Роз'єми розширення використовуються для безпосереднього підключення зовнішніх пристроїв до шини комп'ютера, тобто використовується машинний інтерфейс. Це самий швидкодіючий інтерфейс, але і відстань його мінімально, тобто само пристрій повинен розташовуватися безпосередньо в корпусі системного блоку.